專利名稱：一種雙軸太陽能跟蹤系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種雙軸太陽能跟蹤系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
太陽能跟蹤系統(tǒng)是能夠保持太陽能電池板隨時正對太陽，使太陽光的光線隨時垂直照射太陽能電池板的動力裝置，與固定式太陽能系統(tǒng)相比，太陽能跟蹤系統(tǒng)將增加太陽輻射接收量，能夠顯著提高太陽能光伏組件的發(fā)電效率。常見的太陽能跟蹤系統(tǒng)包括雙軸或單軸太陽能跟蹤系統(tǒng)?，F(xiàn)有的雙軸太陽能跟蹤系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)上大多采用厚壁空心管作為支撐立柱，采用蝸輪蝸桿結(jié)構(gòu)作為方位角傳動部件，采用滾珠絲杠結(jié)構(gòu)作為高度角傳動部件。該雙軸太陽能 跟蹤系統(tǒng)的工作原理為按照控制電路設(shè)定的程序，驅(qū)動方位角電機帶動蝸輪蝸桿結(jié)構(gòu)傳動，同時驅(qū)動高度角電機帶動滾珠絲杠結(jié)構(gòu)傳動，厚壁空心管作為整個機械結(jié)構(gòu)的支撐。然而，現(xiàn)有系統(tǒng)中的厚壁空心管、蝸輪蝸桿或者滾珠絲杠等部件的造價相對較高，使得整個雙軸太陽能跟蹤系統(tǒng)的成本較高；并且厚壁空心管的抗彎能力和承重力也有限，使得整個雙軸太陽能跟蹤系統(tǒng)的安全性降低。因此，有必要針對現(xiàn)有雙軸太陽能跟蹤系統(tǒng)存在的上述缺陷進行改進。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是提供一種雙軸太陽能跟蹤系統(tǒng)，其成本較低且安全性較高，能夠廣泛適用于各種太陽能跟蹤場合。為了實現(xiàn)上述目的，提供了一種雙軸太陽能跟蹤系統(tǒng)，其包括底座、方位角系統(tǒng)、高度角系統(tǒng)和電池板組件，其中，所述方位角系統(tǒng)包括桁架式立柱、桁架式回轉(zhuǎn)支架和方位角傳動裝置，在所述桁架式立柱的支撐下，所述方位角傳動裝置驅(qū)動所述桁架式回轉(zhuǎn)支架圍繞豎直軸線旋轉(zhuǎn)；所述高度角系統(tǒng)包括平臺、高度角支架和高度角傳動裝置，在所述平臺的支撐下，所述高度角傳動裝置驅(qū)動所述高度角支架繞著水平軸線旋轉(zhuǎn)；所述電池板組件安裝在所述高度角支架上。進一步地，所述桁架式立柱包括中間支柱，設(shè)置在所述底座上并支撐所述中間支柱的支撐架，以及分別設(shè)置在所述中間支柱上、下兩端的上法蘭盤、下法蘭盤；所述桁架式回轉(zhuǎn)支架包括上層輪系和下層輪系，所述上層輪系和下層輪系分別與所述上法蘭盤、下法蘭盤的外緣相配合，使得所述桁架式回轉(zhuǎn)支架能夠繞著所述桁架式立柱旋轉(zhuǎn)。進一步地，所述上層輪系包括分別設(shè)置在所述桁架式回轉(zhuǎn)支架的上端的多個上層輪組，每個所述上層輪組均包括設(shè)置在所述上法蘭盤外端面的第一滾輪以及分別設(shè)置在所述上法蘭盤的外緣上、下表面的第二滾輪、第三滾輪，所述第一滾輪、第二滾輪和第三滾輪一起夾持著所述上法蘭盤的外緣；所述下層輪系包括分別設(shè)置在所述桁架式回轉(zhuǎn)支架的下端的多個下層輪組，每個所述下層輪組均包括設(shè)置在所述下法蘭盤外端面的第四滾輪，所述第四滾輪抵靠著所述下法蘭盤的外端面。
進一步地，所述上層輪組為四個，分別設(shè)置在所述桁架式回轉(zhuǎn)支架的上端的四角處；所述下層輪組為四個，分別設(shè)置在所述桁架式回轉(zhuǎn)支架的下端的四角處。進一步地，所述方位角傳動裝置包括電機、由所述電機驅(qū)動的減速器、與所述減速器的輸出軸連接的小齒輪、以及與所述小齒輪相嚙合的大齒輪，所述大齒輪輸出旋轉(zhuǎn)力矩。進一步地，所述高度角支架包括一對分支架，所述分支架分別設(shè)置在所述高度角傳動裝置的兩邊并與所述高度角傳動裝置相連。進一步地，所述分支架包括高度角軸，設(shè)置在所述高度角軸兩端的左法蘭盤(92)、右法蘭盤，貫穿所述高度角軸的中心并分別從所述左法蘭盤、右法蘭盤的兩個外側(cè)面伸出的中心軸，以及用于支撐所述中心軸的軸承座。進一步地，所述高度角傳動裝置包括電機、與所述電機連接的蝸輪蝸桿機構(gòu)、與所述蝸輪蝸桿機構(gòu)的輸出端連接的齒輪副，所述齒輪副中的大齒輪輸出旋轉(zhuǎn)力矩。進一步地，所述底座、平臺、中間支柱、支撐架均由角鋼組合而成。進一步地，所述高度角軸由角鋼組合而成。根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案，由于所述雙軸太陽能跟蹤系統(tǒng)中的立柱和回轉(zhuǎn)支架均采用了桁架結(jié)構(gòu)，降低了系統(tǒng)的成本，且這些桁架結(jié)構(gòu)的抗彎能力和承重能力也有所提高，增強了該系統(tǒng)的安全性。


說明書附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，構(gòu)成本發(fā)明的一部分，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中圖I是根據(jù)本發(fā)明實施例的雙軸太陽能跟蹤系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明實施例的底座和方位角系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是圖2的俯視圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明實施例的高度角系統(tǒng)的部分結(jié)構(gòu)示意圖；以及圖5是從圖4的左側(cè)觀察時的側(cè)視圖。
具體實施例方式需要說明的是，在沒有明確限定或不沖突的情況下，本發(fā)明的各個實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細說明本發(fā)明。圖I是根據(jù)本發(fā)明實施例的雙軸太陽能跟蹤系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖I所示，所述雙軸太陽能跟蹤系統(tǒng)總體上由四大部分組成底座I、方位角系統(tǒng)2、高度角系統(tǒng)3和電池板組件4。其中，底座I安裝在水平地面上，用于支撐整個太陽能跟蹤系統(tǒng)的其余部件。底座I由角鋼組合而成，構(gòu)成類似矩形箱體，使其結(jié)構(gòu)牢固可靠。為了進一步增強底座的定位可靠性，底座還可以通過地腳螺釘或固定板等結(jié)構(gòu)與水平地面相連接。方位角系統(tǒng)2用于驅(qū)動高度角系統(tǒng)3和電池板組件4圍繞著豎直軸線旋轉(zhuǎn)，高度角系統(tǒng)3用于承載驅(qū)動電池板組件4并使其能夠圍繞水平軸線在一定范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)，從而，通過方位角系統(tǒng)2和高度角系統(tǒng)3兩者之間的配合，電池板組件4能夠改變其姿態(tài)，以保持太陽能電池板隨時正對太陽。在現(xiàn)有技術(shù)中，方位角系統(tǒng)中通常采用厚壁空心管作為支撐結(jié)構(gòu)，所述厚壁空心管的造價較高，而且需要承受較高的負荷和較大的彎曲應(yīng)力。而在本發(fā)明的實施例中，為了降低部件的成本并提高系統(tǒng)的安全性，方位角系統(tǒng)中采用了桁架結(jié)構(gòu)的部件，包括桁架式立柱和析架式回轉(zhuǎn)支架。圖2是根據(jù)本發(fā)明實施例的底座和方位角系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，圖3是圖2的俯視圖。如圖2和3所方位角系統(tǒng)包括祐1架式立柱5、祐1架式回轉(zhuǎn)支架6和方位角傳動裝置7。所述桁架式立柱5設(shè)置在底座I上，用于支撐整個方位角系統(tǒng)。所述方位角傳動裝置7將電機的驅(qū)動力經(jīng)過減速后傳遞給所述桁架式回轉(zhuǎn)支架6，從而使得桁架式回轉(zhuǎn)支架6可以圍繞著桁架式立柱5 (即圍繞著豎直軸線)進行360度的旋轉(zhuǎn)。如圖2所示，桁架式立柱5包括中間支柱51、支撐架52、上法蘭盤53和下法蘭盤54。其中，支撐架52為角鋼構(gòu)成的桁架結(jié)構(gòu)，其設(shè)置在底座I和中間支柱51之間并與它們分別連接，從而支撐中間支柱51。中間支柱51也是由角鋼組成的桁架結(jié)構(gòu)。支撐架52和中間支柱51共同構(gòu)成了桁架式立柱的主體即組合軸，由于該組合軸采用了桁架結(jié)構(gòu),其尺寸與原有太陽能跟蹤系統(tǒng)的厚壁空心管的尺寸相當，但是重量卻比厚壁空心管小得多，也降低了成本，且該桁架結(jié)構(gòu)的抗彎能力和承重能力也有所提高，增強了該系統(tǒng)的安全性。 如圖2所示，中間支柱51的上、下兩端分別設(shè)置有上法蘭盤53和下法蘭盤54。所述上法蘭盤53和下法蘭盤54均為圓盤狀，且從該圓盤上、下表面的中心(即法蘭盤與中間支柱的結(jié)合部)至外緣均為光滑的，其在豎直軸線上的外端面也是光滑的，從而所述法蘭盤的外緣和外端面構(gòu)成了光滑的導(dǎo)軌。相對應(yīng)的，桁架式回轉(zhuǎn)支架6包括上層輪系和下層輪系，所述上、下層輪系分別與所述上、下法蘭盤的外緣和外端面相配合，從而使得桁架式回轉(zhuǎn)支架6能夠圍繞著桁架式立柱5旋轉(zhuǎn)。在本實施例中，如圖3所示，所述上層輪系包括分別設(shè)置在所述桁架式回轉(zhuǎn)支架6的上端四角處的四個上層輪組61 (圖3桁架式立柱5四角處的虛線框所示)。如圖2所示，每個所述上層輪組61均包括第一滾輪611、第二滾輪612和第三滾輪613，第一滾輪611設(shè)置在上法蘭盤53的外端面，第二滾輪612設(shè)置在上法蘭盤53的外緣的上表面，第三滾輪613設(shè)置在上法蘭盤53的外緣的下表面,從而,第一滾輪611、第二滾輪612和第三滾輪613一起夾持著上法蘭盤53的外緣，并以所述外緣和外端面為導(dǎo)軌，所述上層輪組在該導(dǎo)軌上運動。又如圖2所示，所述下層輪系包括分別設(shè)置在所述桁架式回轉(zhuǎn)支架6的下端四角處的四個下層輪組，每個下層輪組均包括設(shè)置下法蘭盤54外端面的第四滾輪614，所述第四滾輪614抵靠著所述下法蘭盤54的外端面，從而以下法蘭盤54的外端面為導(dǎo)軌，所述下層輪組在該導(dǎo)軌上運動。根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，由于桁架式回轉(zhuǎn)支架6的上端四角處分別設(shè)有四個上層輪組61，每個上層輪組61中，第一滾輪611、第二滾輪612和第三滾輪613分別從三個方向夾持著上法蘭盤53的外緣，從而限制了桁架式回轉(zhuǎn)支架6垂直向上、向下和左右的自由度，有利于桁架式回轉(zhuǎn)支架的回轉(zhuǎn)運動，且具有較大的支撐力，保證了整個結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。由此，也可以簡化下層輪系的設(shè)置，即每個下層輪組只在外端面上設(shè)置一個滾輪。當然，上、下輪系可以分別設(shè)置多個上、下輪組，這些輪組最好均勻地分布在法蘭盤的圓周上。為了進一步提高穩(wěn)定性，下層輪組也可以采用與上層輪組一樣的結(jié)構(gòu)(設(shè)置三個滾輪)?；蛘撸瑸榱诉M一步簡化結(jié)構(gòu)，上層輪組也可以采用與下層輪組一樣的結(jié)構(gòu)(即只在外端面上設(shè)置一個滾輪)，或者在外端面上設(shè)置一個滾輪且在上或下表面的外緣上設(shè)置另一個滾輪。此外，桁架式回轉(zhuǎn)支架的上、下輪系也可以不采用滾輪的形式，而是采用其它常見的滾動或滑動接觸方式。如圖2所示，在方位角系統(tǒng)的中部設(shè)置有方位角傳動裝置7。所述方位角傳動裝置7包括電機、由電機驅(qū)動的減速器、與減速器的輸出軸連接的小齒輪、以及與小齒輪相嚙合的大齒輪，所述大齒輪輸出旋轉(zhuǎn)力矩。所述電機可以是步進電機。與現(xiàn)有太陽能跟蹤系統(tǒng)普遍采用的蝸輪蝸桿系統(tǒng)相比，本發(fā)明采用的齒輪傳動裝置精度可到達到運行要求，但結(jié)構(gòu)簡單，造價也較低。圖4是根據(jù)本發(fā)明實施例的高度角系統(tǒng)的部分結(jié)構(gòu)示意圖，圖5是從圖4的左側(cè)觀察時的側(cè)視圖。如圖4和5所示，本實施例中的高度角系統(tǒng)包括平臺8、高度角支架和高度角傳動裝置10，高度角支架和高度角傳動裝置10均設(shè)置在平臺8上。其中，高度角支架包括一對分支架(圖4中僅示出左邊的一個分支架)，所述分支架分別設(shè)置在高度角傳動裝置10的兩邊，并可以通過例如聯(lián)軸器與所述高度角傳動裝置10相連。每個分支架包括高度角軸91、左法蘭盤92、右法蘭盤93、從上述部件中部貫穿的中心軸94、以及支撐所述中心軸的軸承座95。平臺8和高度角軸91均采用桁架結(jié)構(gòu)，可以由角鋼組合而成。高度角軸91用于安裝電池板組件，并帶動電池板組件一起繞水平軸線旋轉(zhuǎn)，從而改變電池板組件 的高度角。左法蘭盤92和右法蘭盤93分別設(shè)置在高度角軸91的左右兩端，中心軸94從左法蘭盤92和右法蘭盤93的兩個外側(cè)面伸出，并分別支撐在兩邊的軸承座95上。所述軸承座95分別固定連接到平臺8上。高度角傳動裝置10采用齒輪副蝸輪蝸桿雙級減速結(jié)構(gòu)，其包括電機、由電機驅(qū)動的蝸輪蝸桿機構(gòu)、與蝸輪蝸桿機構(gòu)的輸出端連接的齒輪副，所述齒輪副的大齒輪輸出旋轉(zhuǎn)力矩，帶動所述高度角軸和電池板組件旋轉(zhuǎn)。所述電機可以是步進電機。由于平臺8的位置緊靠著高度角軸91，尺寸較大的電池板組件并不能繞著水平軸線360度旋轉(zhuǎn)，而最多只能旋轉(zhuǎn)到抵靠著平臺8的位置。通過采用齒輪副蝸輪蝸桿雙級減速結(jié)構(gòu)，在第一級減速時可以采用小型蝸輪蝸桿裝置，而第二節(jié)齒輪副的尺寸可以設(shè)計得比較大，從而滿足了工作精度，并且降低了整體結(jié)構(gòu)的成本。當然，本發(fā)明所述雙軸太陽能跟蹤系統(tǒng)中的各個部件并不限于前述實施例中的類型和/或結(jié)構(gòu)。例如，桁架結(jié)構(gòu)并不僅限于采用角鋼組合而成，也可以采用其它桿狀的構(gòu)造。在不過度考慮成本的情況下，方位角傳動裝置和高度角傳動裝置也可以采用常見的傳動裝置，例如蝸輪蝸桿機構(gòu)、滾珠絲桿機構(gòu)等。并且，桁架式立柱和桁架式回轉(zhuǎn)支架之間的旋轉(zhuǎn)配合關(guān)系，并不限于利用法蘭盤作為導(dǎo)軌和采用上、下輪系的方式，可以采用各種滾動或滑動的旋轉(zhuǎn)配合方式，只要使得桁架式回轉(zhuǎn)支架在桁架式立柱的支撐下，能夠圍繞豎直軸線旋轉(zhuǎn)即可。同樣，高度角支架在平臺上的旋轉(zhuǎn)也是如此，并不限于采用中心軸和平臺上的軸承座的支承方式。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種雙軸太陽能跟蹤系統(tǒng)，其包括底座(I)、方位角系統(tǒng)(2)、高度角系統(tǒng)(3)和電池板組件(4)，其特征在于，其中，所述方位角系統(tǒng)包括桁架式立柱(5)、桁架式回轉(zhuǎn)支架(6)和方位角傳動裝置(7)，在所述桁架式立柱的支撐下，所述方位角傳動裝置驅(qū)動所述桁架式回轉(zhuǎn)支架圍繞豎直軸線旋轉(zhuǎn)；所述高度角系統(tǒng)包括平臺(8)、高度角支架和高度角傳動裝置(10)，所述平臺(8)設(shè)置在所述桁架式回轉(zhuǎn)支架上且支撐所述高度角支架和高度角傳動裝置，所述高度角傳動裝置驅(qū)動所述高度角支架繞著水平軸線旋轉(zhuǎn)；所述電池板組件安裝在所述高度角支架上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雙軸太陽能跟蹤系統(tǒng)，其特征在于，所述桁架式立柱(5)包括中間支柱(51)、設(shè)置在所述底座上并支撐所述中間支柱的支撐架(52)以及分別設(shè)置在所述中間支柱上、下兩端的上法蘭盤(53)和下法蘭盤(54);所述桁架式回轉(zhuǎn)支架(6)包括上層輪系和下層輪系，所述上層輪系和下層輪系分別與所述上法蘭盤、下法蘭盤的外緣相配合，使得所述桁架式回轉(zhuǎn)支架能夠繞著所述桁架式立柱旋轉(zhuǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙軸太陽能跟蹤系統(tǒng)，其特征在于，所述上層輪系包括設(shè)置在所述桁架式回轉(zhuǎn)支架的上端的多個上層輪組(61)，每個所述上層輪組均包括設(shè)置在所述上法蘭盤外端面的第一滾輪￠11)以及分別設(shè)置在所述上法蘭盤的外緣上、下表面的第二滾輪￠12)、第三滾輪出13)，所述第一滾輪、第二滾輪和第三滾輪一起夾持著所述上法蘭盤的外緣；所述下層輪系包括設(shè)置在所述桁架式回轉(zhuǎn)支架的下端的多個下層輪組，每個所述下層輪組均包括設(shè)置在所述下法蘭盤外端面的第四滾輪￠14)，所述第四滾輪抵靠著所述下法蘭盤的外端面。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙軸太陽能跟蹤系統(tǒng)，其特征在于，所述上層輪組(61)為四個，分別設(shè)置在所述桁架式回轉(zhuǎn)支架的上端的四角處；所述下層輪組為四個，分別設(shè)置在所述祐1架式回轉(zhuǎn)支架的下端的四角處。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至4中任一項所述的雙軸太陽能跟蹤系統(tǒng)，其特征在于，所述方位角傳動裝置(7)包括電機、由所述電機驅(qū)動的減速器、與所述減速器的輸出軸連接的小齒輪、以及與所述小齒輪相嚙合的大齒輪，所述大齒輪輸出旋轉(zhuǎn)力矩。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雙軸太陽能跟蹤系統(tǒng)，其特征在于，所述高度角支架包括一對分支架，所述分支架分別設(shè)置在所述高度角傳動裝置的兩邊并與所述高度角傳動裝置(10)相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的雙軸太陽能跟蹤系統(tǒng)，其特征在于，所述分支架包括高度角軸(91)，設(shè)置在所述高度角軸兩端的左法蘭盤(92)、右法蘭盤(93)，貫穿所述高度角軸的中心并分別從所述左法蘭盤、右法蘭盤的兩個外側(cè)面伸出的中心軸(94)，以及用于支撐所述中心軸的軸承座(95)。
8.根據(jù)權(quán)利要求I或6或7所述的雙軸太陽能跟蹤系統(tǒng)，其特征在于，所述高度角傳動裝置(10)包括電機、與所述電機連接的蝸輪蝸桿機構(gòu)、與所述蝸輪蝸桿機構(gòu)的輸出端連接的齒輪副，所述齒輪副中的大齒輪輸出旋轉(zhuǎn)力矩。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙軸太陽能跟蹤系統(tǒng)，其特征在于，所述底座(I)、平臺(8)、中間支柱(51)和支撐架(52)均由角鋼組合而成。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的雙軸太陽能跟蹤系統(tǒng)，其特征在于，所述高度角軸(91)由角鋼組合而成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種雙軸太陽能跟蹤系統(tǒng)，其包括底座、方位角系統(tǒng)、高度角系統(tǒng)和電池板組件，其中，所述方位角系統(tǒng)包括桁架式立柱、桁架式回轉(zhuǎn)支架和方位角傳動裝置，在所述桁架式立柱的支撐下，所述方位角傳動裝置驅(qū)動所述桁架式回轉(zhuǎn)支架圍繞豎直軸線旋轉(zhuǎn)；所述高度角系統(tǒng)包括平臺、高度角支架和高度角傳動裝置，在所述平臺的支撐下，所述高度角傳動裝置驅(qū)動所述高度角支架繞著水平軸線旋轉(zhuǎn)；所述電池板組件安裝在所述高度角支架上。根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案，由于所述雙軸太陽能跟蹤系統(tǒng)中的立柱和回轉(zhuǎn)支架均采用了桁架結(jié)構(gòu)，降低了該系統(tǒng)的成本，且這些桁架結(jié)構(gòu)的抗彎能力和承重能力也有所提高，增強了該系統(tǒng)的安全性。
文檔編號G05D3/00GK102841608SQ201210370889
公開日2012年12月26日 申請日期2012年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月28日
發(fā)明者王維廷 申請人:中天同圓太陽能高科技有限公司